第2章共混改性基本原理课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,2.2 聚合物共混物的形态,均相体系,两相体系,海-海结构,海-岛结构,最为常见，也是研究重点,辨析连续相、分散相及其特性,2.2 聚合物共混物的形态均相体系两相体系海-海结构海-岛结,1,2.2.1 共混物形态研究及制样方法,通过T,g,法可以分辨出均相体系和两相体系,但还不够。,分散相在连续相中的,分布、粒径大小、界面结合,等信息。,直接观察法（电子显微镜观测）,制样方法,（1）染色法,常用四氧化锇（O,s,O,4,）作染色剂,适用于共混体系含橡胶的情况，对橡胶组分染色,具体：先进行超薄切片，再染色，然后用透射电镜（TEM）观察,2.2.1 共混物形态研究及制样方法通过Tg法可以分辨出均相,2,PP/POE,PP/POE,3,PP/POE/SiO,2,PP/POE/SiO2,4,RuO,4,染色的PBTPPO 树脂共混物超薄切片TEM像,RuO4染色的PBTPPO 树脂共混物超薄切片TEM像,5,（2）刻蚀法,用适当的蚀刻剂，将两相体系中的分散相浸蚀掉，在样品表面形成,空洞,，置于扫描电镜（SEM）中进行观察,适用于在SEM中无法观察连续相和分散相的体系,（2）刻蚀法,6,PP/EOR PP/EVA,PP/EOR,7,PP/EOR/CaCO,3,PP/EOR/CaCO3,8,（3）低温折断法,通过液氮冷却，使连续相脆化，分散相仍保持一定的韧性，折断后在断面上留下,橡胶颗粒或空穴,，以便通过扫描电镜（SEM）观察。,适用于橡胶增韧塑料的两相“海-岛”结构,（3）低温折断法,9,PP/POE,PP/POE,10,以上三种制样方法，各有利弊，在实际中，应根据需要进行选择，必要时还需要通过几种方式进行相互印证。,对于分散相与连续相之间没有明显界限的结构，则一般选择染色法；,而若多元体系中，含有两种橡胶体系的共混物，则可能需要选择两种或更多的方法，来确定不同的分散相性质。,以上三种制样方法，各有利弊，在实际中，应根据需要进行选择，必,11,2.2.2分散相的分散状况表征,我们知道，对“海-岛”两相体系，分散相的分布和分散状况显著影响了共混体系的性能,那如何来表征分散状况呢？,一是定性观察，二是定量分析,2.2.2分散相的分散状况表征我们知道，对“海-岛”两相体系,12,I恒小于1.,分散相的均一性越好，则I越趋近于1.,（1）均一性,：分散相浓度的起伏大小。,可通过图片观察，也可以通过数理统计进行定量计算。,I恒小于1.（1）均一性：分散相浓度的起伏大小。,13,不均一系数K,c,K,c,越小，则分散相的均一性越好。,不均一系数Kc,14,（2）分散度,：分散相颗粒的破碎情况。,一般用分散相的平均粒径来表征。,数量平均直径,体积平均直径,（2）分散度：分散相颗粒的破碎情况。,15,（3）粒径分布曲线,能够很直观地反映出不同大小的分散相粒径的分布状况。,（3）粒径分布曲线,16,2.2.3 共混物的相界面,定义：两相或多相共混体系中相与相之间的界面。,大小可以用分散相颗粒的,表面积,来表征。,对材料的性能有重要的影响：,界面结合强度越大，越可能获得更高的力学性能,相界面形态的分类：,（1）不相容：两相之间没有过渡层,（2）相容：两相之间有一定厚度的过渡层 （过渡层越大，则相容性越好）,2.2.3 共混物的相界面定义：两相或多相共混体系中相与相之,17,不相容 相容,不相容,18,界面层厚度,（1）主要取决于两种聚合物的,界面相容性,；,（2）此外还与大分子链段的,尺寸,、,组成,以及,相分离条件,有关。,（3）不相容两相，界面层厚度很小，相界面很明显；,（4）随着两相的相容性增加，扩散程度增大，相界面越来越模糊，界面层厚度越来越大，两相的黏合力增大。,（5）完全相容的聚合物最终形成均相，相界面消失。,界面层示意图,界面层厚度（1）主要取决于两种聚合物的界面相容性；界面层示,19,相界面的效应,（1）力的传递效应,外力 连续相 界面 分散相 界面 连续相 ,是界面效应中最基本、最重要的效应,对界面之间的结合要求较高,（2）光学效应,制备特殊光学性能的材料,如PS与PMMA共混 珍珠光泽的材料,（3）诱导效应,如诱导结晶 形成微小晶体 提高力学性能,相界面的效应（1）力的传递效应,20,界面自由能,是相界面研究中的一个重要参数,界面能,正比于,比表面积,在熔融共混过程中：,外力作用,分散相破碎,比表面积增加,界面能增大,分散相集聚,界面能下降,分散相再破碎,界面自由能是相界面研究中的一个重要参数外力作用分散相破碎,21,初期：分散相的破碎,后期：分散相的集聚,“平衡”状态,表面自由能增大,相互碰撞几率增加,“平衡”粒径,初期：分散相的破碎“平衡”状态表面自由能增大相互碰撞几率增加,22,聚合物表面自由能的测定,对于两相的界面能：,直接研究有困难；,间接研究：测定单一组分表面自由能,由于 表面自由能=表面张力（mJ/m,2,）,因此 可用接触角法测定聚合物的表面张力,仪器：,接触角测定仪,要求：试样成平板状,原理：,在试样表面滴一滴特定液体，测,角,聚合物表面自由能的测定对于两相的界面能：,23,根据杨氏公式(Young)，有：,L,sL,s,根据杨氏公式(Young)，有：LsLs,24,离散组元,+,极性组元,So，,利用两种已知液体的,、,d,、,p,，,代入上式，,即可求得样品的表面张力，亦即试样界面能,S,再利用表面张力与界面张力之间的近似关系式：,离散组元+极性组元再,25,两相界面能,两相之间的界面能该如何获得的？,理论计算,依据吴氏几何平均方程(geometric mean equation of Wu),两相界面能两相之间的界面能该如何获得的？,26,(d)20%SGF高倍图,(c)20%SGF,(b)未处理20%SGF高倍图,(a)未处理20%SGF,(d)20%SGF高倍图(c)20%SGF(b)未处理,27,第2章共混改性基本原理课件,28,2.2.4 共混物形态的影响因素,连续相,共混物的模量、弹性等,分散相,冲击性能、光学、传热及抗渗透性能等,形成的影响因素有哪些呢？,（1）组分配比,主要的影响因素，决定因素,如丁苯橡胶/PS体系 含量比从90/1010/90，则丁苯橡胶发生从,连续相到分散相,的,逆转,。,2.2.4 共混物形态的影响因素连续相 共混物的模量、弹性,29,怎样判断两相发生逆转的时机？,理论计算模型：假设分散相为球形，在空间成致密排列，成面心立方或密排六方结构，如下：,怎样判断两相发生逆转的时机？,30,则，可计算出这种密排结构的,致密度为74%,。,以两相结构（A、B）为例，则有：,若A%74%，为连续相；,若B%74%A连续相，B分散相,B-1:B%74%A分散相，B连续相,A-2:若A黏度B，A连续相，B分散相,B-2:若B黏度A，A分散相，B连续相,阴影：相转变区，可形成“海-海”结构,（3）组分配比/黏度的综合影响,33,（4）分散相粒径的影响因素,两个参数：,（a）黏度比,Wu等人用实验证实了黏度与粒径之间的关系：,在保持其他条件不变的情况下，若共混两相的黏度比,=1时，分散相的粒径最小,。,“等黏点”理论,应用：可据此理论对共混物中的分散相粒径进行控制，以获得满足性能要求的分散相粒径。,（4）分散相粒径的影响因素,34,k,d 正比例关系,kd 正比例关系,35,根据上式，可得到降低分散相粒径的途径：,增大剪切应力,，则d减小；,降低界面张力,，则d减小。,此外，还可以：,改善相容性，则界面张力,下降，从而d减小。,根据上式，可得到降低分散相粒径的途径：,36,课后作业,聚合物共混的定义？,聚合物共混的三种基本方法？,相容性、互溶性和容混性的定义？,共混物形态可分为哪几种类型？,简述定性和定量研究聚合物共混物形态的手段有哪些？,简述均一性和分散度的概念？,相界面的效应有哪几种？,简述聚合物两相体系的配比与熔体黏度对哪一相为连续相、哪一相为分散相的综合影响。,课后作业聚合物共混的定义？,37,